UNA NUOVA TECNICA PER STUDIARE IL KISS AND RUN

 

 

Gli studiosi più attenti di fisiologia sinaptica non hanno mai attribuito molto credito alla possibilità che il processo di genesi di nuove vescicole potesse sostenere le esigenze dei neuroni centrali soggetti a scariche intense e frequenti, perciò hanno sempre attribuito importanza rilevante ad un meccanismo noto come “kiss and run”, caratterizzato dal riempimento delle vescicole già utilizzate.

Nell’esocitosi, descritta come modalità ordinaria di rilascio del neurotrasmettitore, il granulo, fondendo la propria membrana con la membrana plasmatica, perde la sua identità strutturale configurandosi come una introflessione del plasmalemma che, svuotandosi, si estroflette fino a scomparire nella ricostituzione del profilo del bilayer fosfolipidico precedente la fusione. E’ evidente che, se è questo il meccanismo adottato, la sinapsi degranulata dovrà avere il tempo necessario a produrre ed attivare nuove vescicole prima della successiva scarica.

L’intero ciclo delle vescicole è un processo lungo ed articolato nel quale si possono riconoscere dieci diversi stadi (Südhof & Scheller, The Synaptic Vesicle Cycle, in Cowan, Südhof, Stevens [Eds], Synapses, pp. 180-183, The Johns Hopkins University Press, Baltimore 2003), ed è stato calcolato che solo l’insieme di recupero, riempimento e riattivazione di vescicole collassate, richiede varie decine di secondi. Se si tiene conto dei tempi medi ai quali si svolge l’attività sinaptica (Note e Notizie 15-10-05 Quanto è veloce una sinapsi e cosa influenza la sua velocità) e non si trascura un dato più volte confermato, ossia che nel pool di rilascio immediato delle piccole sinapsi centrali solo circa 30 vescicole per volta sono attivamente impiegate, si comprende la necessità di un meccanismo di breve durata.

Nel processo noto come “kiss and run” o “flicker” si ha una fusione temporanea della vescicola, che non perde la sua integrità e, dopo lo svuotamento, può essere rapidamente riempita e riutilizzata. Tuttavia, molti aspetti di questa modalità di rilascio non sono bene definiti ed hanno sollevato problemi tali da indurre alcuni a metterne in dubbio perfino l’esistenza. Lo scorso anno, al nostro seminario permanente sulle sinapsi, abbiamo presentato una review di immagini e dati che mostravano l’evidenza di questo processo rapido e la sua compatibilità biofisica e biochimica con nozioni più generali di fisiologia sinaptica.

Richard Tsien e i suoi collaboratori hanno elaborato una nuova tecnica che impiega la fluorescenza ed è basata sulla capacità di una piccola molecola idrofila -il blu bromofenolo- di entrare nella vescicola durante i rapidissimi eventi di fusione, consentendone la visualizzazione mediante una complessa procedura (Harata N. C. et al., Frequency-dependent kinetics and prevalence of kiss-and-run and reuse at hippocampal synapses studied with novel quenching methods. Neuron 49, 243-256, 2006).

L’impiego di questa tecnica ha permesso di produrre risultati mai ottenuti prima. Il kiss and run è stato bene documentato dalla visualizzazione di vescicole rapidamente svuotate e riempite senza collasso di membrana, e la sua prevalenza come modalità di rilascio è risultata strettamente dipendente dalla frequenza di scarica.

Il gruppo di Tsien è anche riuscito a studiare la cinetica della prima fusione ed il tasso di riutilizzo di una vescicola. E’ interessante notare che anche questi due parametri possono variare con la frequenza dello stimolo.

Questo lavoro definisce, caratterizza ed approfondisce il fenomeno del kiss and run ad un grado di certezza e dettaglio insperati, e fornisce un potente strumento di esplorazione, prezioso per la ricerca che tenterà di dare risposta ai numerosi ed affascinanti problemi insoluti che ancora pone lo studio di questo processo.

 

Nicole Cardon & Giuseppe Perrella

BM&L-Marzo 2006

www.brainmindlife.org